Um medidor de umidade de óleo é um instrumento usado para determinar a quantidade de água em óleos industriais: transformadores, lubrificantes, turbinas, transmissões e outros óleos. Neste artigo, vamos discutir os assuntos mais importantes relacionados à umidade do óleo:

• como a água entra no óleo;
• em que formas a água pode estar contida no óleo;
• por que a presença de água no óleo é perigosa;
• quais métodos podem ser usados ​​para determinar com precisão a quantidade de água no óleo;
• TOR-1 medidor de umidade de óleo.

Formas de entrada de água em óleos industriais

As formas de entrada de água no óleo podem ser convenientemente classificadas em dois tipos. O primeiro tipo é operacional quando a água é formada apenas durante a operação do equipamento preenchido com óleo ou entra no equipamento durante a operação devido a vazamentos no selo. Isso está principalmente associado a altas cargas e temperaturas extremas que causam a ocorrência de reações químicas de formação de água. Por exemplo, em transformadores, a água resulta do envelhecimento e oxidação da celulose. E nas unidades de turbina — devido à condensação do vapor que começa a evoluir em altas temperaturas.

O segundo tipo são os fatores não operacionais. A água pode entrar no óleo do ar durante o transporte ou armazenamento em contêineres em um depósito. Portanto, um medidor de umidade de óleo também deve ser usado antes de encher o equipamento com óleo.

Formas em que a água pode estar contida no óleo

A água pode estar contida nos óleos em três formas diferentes:

• água dissolvida;
• água emulsionada;
• água grátis.

Água dissolvida é a água associada às substâncias ativas que aparecem durante o processo de envelhecimento do óleo, bem como a água adsorvida por impurezas mecânicas que ficam suspensas no óleo. Água emulsionada são glóbulos de água suspensos em óleo. O tamanho dos glóbulos é determinado pelo “ponto de orvalho” e pela temperatura real da água-óleo emulsionada. A água livre aparece no óleo como resultado da entrada direta no tanque.

Em novos óleos de transformadores com baixo teor de hidrocarbonetos aromáticos, quase toda a umidade está contida na forma dissolvida. A água dissolvida forma uma solução em óleos e praticamente não afeta a mudança nas características de isolamento; em outras palavras, não reduz a força de ruptura do dielétrico líquido. Mas quando a temperatura cai, desenvolve-se água na forma de condensado que é convertido em água de emulsão aumentando a perda dielétrica do óleo. Em óleos de transformadores envelhecidos, a maior parte da umidade está contida na forma ligada.

Um medidor de umidade de óleo deve fornecer as informações mais completas e precisas, independentemente da forma em que a água está contida no óleo. As unidades usadas para medir o teor de umidade do óleo são gramas por tonelada (ppm) ou porcentagem em peso.

Perigos da água para o óleo

A água é uma impureza perigosa para qualquer óleo industrial. Ao entrar no óleo do transformador, a água deteriora suas propriedades isolantes, o que leva à quebra dielétrica. O maior perigo para o transformador existe quando a temperatura flutua. Nesse caso, qualquer umidade dissolvida deteriora as propriedades dielétricas do isolamento e leva à sua degradação.

Além disso, a água contribui para a oxidação de óleos industriais, altera sua viscosidade e causa a formação de espuma. A resistência do filme de óleo diminui, o que acelera o desgaste das peças de fricção.

O uso de óleo de motor com corte de água é perigoso devido ao aumento dos processos de ferrugem e corrosão. Torna o aço quebradiço e aumenta o risco de danos às peças de um motor de combustão interna.

Além disso, se o óleo contiver quaisquer aditivos, o aumento do teor de água pode levar à sua lavagem e deteriorar o desempenho do óleo.

Além disso, a água é uma impureza insidiosa, porque pode não apenas afetar adversamente as propriedades do óleo, mas também aumentar a influência negativa de outros fatores.

Teor máximo de umidade dos óleos

Óleos de várias origens, ou seja, minerais, óleos de silicone e ésteres, são usados ​​como dielétrico. A tecnologia para obtenção desses óleos difere, assim como suas propriedades, incluindo a tendência de dissolver a água.

As moléculas de hidrocarbonetos são hidrofóbicas; portanto, os óleos minerais têm baixa solubilidade em água no nível de 30–60 ppm (g/t). Os óleos e ésteres de silicone têm um limite de saturação mais alto, igual a 150–300 ppm e 300–2.600 ppm, respectivamente.

O teor de água do óleo derramado em transformadores protegidos por filme ou nitrogênio, buchas seladas e transformadores de medição selados não deve exceder 10 ppm (10 g/t). Transformadores de potência sem película e buchas não vedadas devem ser preenchidos com óleo de transformador com teor de água não superior a 25 ppm. O óleo com teor de água não superior a 10 ppm é considerado seco, mas quando entregue, o teor de umidade do óleo pode chegar a 35 ppm, o que requer o uso de processos de secagem (vácuo térmico ou secagem à base de zeólita). No entanto, a decisão de realizar a secagem é feita apenas quando o medidor de umidade do óleo mostrou que o parâmetro excede o valor permitido.

Métodos para determinar o teor de umidade do óleo

Os métodos usados ​​para teste de umidade do óleo do transformador são classificados em três grupos:

• métodos baseados na extração de água e medições por meio de reações químicas. Este grupo inclui a titulação coulométrica de Karl Fischer e o método do hidreto de cálcio. No método do hidrocálcio, são feitas medições do volume de gases liberados como resultado da interação do hidreto de cálcio (CaH2) com a água contida no óleo. O método Karl Fischer envolve a determinação de água por titulação coulométrica automática. A essência da determinação do teor de umidade do óleo em termos de quantidade consiste na medição automática da quantidade de eletricidade consumida para a eletrólise da água no agente químico Karl Fischer;
• métodos baseados na extração física até o nível de equilíbrio e em medições com o uso de cromatógrafo a gás e emissão fotoacústica;
• o método do sensor de capacitância por meio do qual medições indiretas são realizadas para a saturação relativa do óleo à medida que a condutividade do filme sensível muda. Apesar de precisos, os métodos de análise de óleo em laboratório são demorados, de difícil execução e exigem medidas de segurança reforçadas. Os instrumentos para trabalhar perto de transformadores são volumosos e alguns deles estão desatualizados. Sem informações oportunas e precisas sobre o estado do óleo isolante, será impossível garantir a confiabilidade dos equipamentos de alta tensão. Isso requer instrumentos compactos, precisos, rápidos, confiáveis ​​e fáceis de operar.

Como coletar amostras de óleo de transformador corretamente

Para um informativo e correto teste de teor de umidade do óleo do transformador, é importante ter bons instrumentos, bem como colher amostras corretamente. Se uma amostra for de má qualidade e a umidade entrar no óleo na etapa de amostragem, isso acarretará resultados falsos e, como consequência, decisões erradas sobre o ajuste do programa de manutenção do transformador.

Para amostragem, é melhor contratar um especialista qualificado que deve trabalhar com bom tempo (sem chuva, vento forte, etc.). As amostras são levadas apenas para vidrarias secas e limpas, e cada recipiente deve ser preenchido com pelo menos 95% de sua capacidade. Imediatamente após o enchimento, o recipiente é bem fechado com uma rolha. As amostras são então armazenadas em um local escuro até um teste de umidade do óleo do transformador é realizada.

Testador de umidade TOR-1 de GlobeCore

GlobeCore empresa desenvolveu Instrumento TOR-1. Ele é projetado para determinar a fração de massa de umidade em óleos isolantes, mesmo em pequenas quantidades. Além do teor absoluto de umidade em ppm, o instrumento também mede a temperatura do óleo. A precisão e estabilidade das medições são obtidas através do uso de um sensor de capacitância insensível a contaminantes que possam estar contidos no óleo isolante.

O instrumento mede a atividade da água e a temperatura. Usando essas quantidades, o testador TOR-1 calcula o teor de umidade (ppm) do óleo mineral do transformador. O teor de umidade de transformadores não minerais e óleos lubrificantes pode ser calculado somente após carregar os parâmetros específicos desses óleos no instrumento.

TOR-1 medidor de umidade de óleo é fácil de carregar e transportar devido à sua compacidade: sua altura não ultrapassa 38 centímetros e seu comprimento e largura não ultrapassam 18 centímetros.

O design do instrumento é simples e sua operação não requer pessoal de serviço altamente qualificado. Ao pressionar o botão para iniciar as medições, os valores de umidade e temperatura são exibidos. Um resultado mais preciso está disponível em dez minutos. Depois disso, você pode começar a testar a próxima amostra de óleo.

A classificação de proteção do instrumento permite testar o óleo isolante próximo a transformadores em qualquer clima, e o sensor opera em temperaturas ambientes de -40 a +60 graus Celsius. A confiabilidade da operação é alcançada através do uso de botões de metal antivandalismo, proteção de metal do elemento sensor, fonte de alimentação estabilizada e proteção integrada de equipamentos elétricos.

Assim, o instrumento TOR-1 economiza tempo e reduz a intensidade de trabalho das medições sob quaisquer condições de operação. Ele pode ser usado de forma independente e como parte de laboratórios móveis para análise de óleo on-line no campo.

Tendo informações precisas e imediatas sobre o teor de umidade do óleo no transformador, é possível ajustar o programa de manutenção do equipamento a tempo e evitar consequências graves: acidentes e reparos dispendiosos.

Como secar óleos industriais

Existem várias maneiras de remover a água dos óleos industriais: centrifugação, secagem a vácuo térmico e passagem por uma camada de zeólita. Embora a centrifugação como método de secagem se destaque pela simplicidade, tornou-se obsoleta e ultrapassada. Um método mais moderno é a secagem térmica a vácuo, onde o óleo é primeiro aquecido, após o que vapores de água e gás emergem de sua superfície e são removidos por meio do vácuo. A secagem de zeólita se distingue por sua alta eficiência e simplicidade de instrumentação. O sorvente de zeólita tem alta capacidade de absorver água e retê-la em seus grânulos. Após a saturação, as propriedades sorventes devem ser reativadas, após o que a zeólita pode ser reutilizada para a secagem do óleo.